Smarte Daten im Knowledge Graph, die Grundlage einer ......Quelle: Jörn von Lucke, Christian...

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Smarte Daten im Knowledge Graph, die Grundlage einer zukunftssicheren Bereitstellung offener Daten FOSSGIS 2019 CISS TDI GmbH (Sinzig), Fraunhofer FOKUS (Berlin), Univ, Leipzig/InfAI (Leipzig) Richard Figura (CISS), Alexander Willner (TUB), Michael Martin (InfAI) Besonderen Dank an Niklas Petersen IAIS (Bonn) 14.03.2019, Dresden

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Smarte Daten im Knowledge Graph,die Grundlage einer zukunftssicheren Bereitstellung offener Daten

FOSSGIS 2019

CISS TDI GmbH (Sinzig), Fraunhofer FOKUS (Berlin), Univ, Leipzig/InfAI (Leipzig)

Richard Figura (CISS), Alexander Willner (TUB), Michael Martin (InfAI)Besonderen Dank an Niklas Petersen IAIS (Bonn)

14.03.2019, Dresden

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Die ➌ wichtigsten Punkte zusammengefasst

➊ ➋ ➌

Über Open Daten

Über Linked (Open)

Data

Über LIMBO

(Forschungsprojekt)

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Dr. Alexander Willner | Industrial Internet of Things – TU Berlin

Dr.-Ing. Alexander Willner

Technische Universität BerlinNext Generation Networks (AV)

Leiter der Industrial Internet of Things Forschungsgruppe

[email protected]

Fraunhofer FOKUSSoftware-based Networks (NGNI)

Leiter des Industrial Internet of Things Zentrums

[email protected]

http://iiot-center.org

http://openiotfog.org

@AlexWillner

linkedin.com/in/willner

http://xing.to/willner

5

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Dr. Michael Martin | Efficient Technology Integration – InfAI Leipzig

Dr. Michael MartinInstitut für Angewandte Informatik

Aninstitut an der Universität LeipzigKompetenzzentrumsleiter Efficient Technology

[email protected]

Agile Knowledge Engineering and Semantic Web (AKSW)

ForschungsgruppennetzwerkLeiter der Forschungsgruppe Emergent

Semantics

https://infai.org/

http://aksw.org/Groups/ES

www.linkedin.com/in/micha-martin

http://xing.to/MichaelMartin

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Sinzig

© OpenStreetMap

Gründung: 1982

Firmensitz: Sinzig/Rhein

Schwerpunkte: • Geodatenaustausch

• Geodatenmigration

• Geodatenserver

• Geodatenverteilung

• Geodatenservices

• Geodatenvertrieb

• Qualitätssicherung von Geodaten

CISS TDI GmbH

https://ciss.de

@ciss_tdi

/company/ciss-tdi-gmbh

/companies/cisstdigmbh

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Sinzig

© OpenStreetMap

Gründung: 1982

Firmensitz: Sinzig/Rhein

Schwerpunkte: • Geodatenaustausch

• Geodatenmigration

• Geodatenserver

• Geodatenverteilung

• Geodatenservices

• Geodatenvertrieb

• Qualitätssicherung von Geodaten

CISS TDI GmbH

https://ciss.de

@ciss_tdi

/company/ciss-tdi-gmbh

/companies/cisstdigmbh

Geoinformatio

nen nutzbar machen

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Motivation

Image Source: Carla777 @ https://www.flickr.comhttps://creativecommons.org/licenses/by/2.0/legalcode

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Clive Humby:

Daten sind das neue Öl!

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Der direkte und indirekte Nutzen offener Daten wird alleine in Europa auf

bis zu 900 Milliarden Euro pro Jahr geschätzt.*

*McKinsey: Open data: Unlocking innovation and performance with liquid information (2013)11

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Geoinformationen stellen einen Rohstofffür Wertschöpfung in allen Wirtschaftsbereichen dar und

stehen am Anfang der Wertschöpfungskette.*

*Basierend auf MICUS Management Consulting GmbH13

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Wo (offene) Geodaten gebraucht warden…

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Verkehr/Smart CitiesPhoto by Luke Stackpoole on Unsplash

Banken/DienstleisterPhoto by emily reider on Unsplash

Industrie 4.0Photo by Patrick Hendry on Unsplash

TransportPhoto by Tobias A. Müller on Unsplash

EnergiewirtschaftPhoto by LEMUR on Unsplash

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Definition: „Offene Daten“

„Offene Daten sind sämtliche Datenbestände, die im Interesse der Allgemeinheit der Gesellschaft ohne jedwede Einschränkung zur freien Nutzung, zur Weiterverbreitung und zur freien Weiterverwendung frei zugänglich gemacht werden.“

Quelle: Jörn von Lucke, Christian Geiger: Open Government Data (Frei verfügbare Daten des öffentlichen Sektors). Hrsg.: zeppelin university. Friedrichshafen 3. Dezember 2010

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Definition: „Offene Daten“

„Offene Daten sind sämtliche Datenbestände, die im Interesse der Allgemeinheit der Gesellschaft ohne jedwede Einschränkung zur freien Nutzung, zur Weiterverbreitung und zur freien Weiterverwendung frei zugänglich gemacht werden.“

Quelle: Jörn von Lucke, Christian Geiger: Open Government Data (Frei verfügbare Daten des öffentlichen Sektors). Hrsg.: zeppelin university. Friedrichshafen 3. Dezember 2010

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Definition: „Offene Daten“

„Offene Daten sind sämtliche Datenbestände, die im Interesse der Allgemeinheit der Gesellschaft ohne jedwede Einschränkung zur freien Nutzung, zur Weiterverbreitung und zur freien Weiterverwendung frei zugänglich gemacht werden.“

Quelle: Jörn von Lucke, Christian Geiger: Open Government Data (Frei verfügbare Daten des öffentlichen Sektors). Hrsg.: zeppelin university. Friedrichshafen 3. Dezember 2010

Was bedeutet „ohne jedwede Einschränkung“?

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Problemanalyse

Photo by mari lezhava on Unsplash

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Daten sind unverständlich!

Photo by Markus Spiske on Unsplash

Die Aussprache ist einem Rechner egal,was macht dieser mit der Anfrage:

„Computer, zeige mit alle Bilder von Flügeln“

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Daten sind unverständlich! – Was ist das Problem?

Kommunizieren wir mit einer Maschine, versteht diese weder Frage noch

Daten:

• Frage ist nicht eindeutig bestimmt sucht der Fragende nach einer Tragfläche oder nach einem Rotorblatt?

• Daten sind nicht eindeutig bestimmt Zeigt der Antwortsatz eine Tragfläche oder ein Rotorblatt?

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Daten sind unverständlich!

Daten sind nicht eindeutig bestimmt!

Lösung:

Verwendung eindeutiger URIs

für die Bezeichnung von Daten!

Photo by rawpixel on Unsplash

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Daten sind unverständlich!

Das ist kein Auto, das ist ein:

http://dbpedia.org/resource/Volkswagen_Beetle

Daten werden weltweit eindeutig adressierbar

Photo by Jorge Zapata on Unsplash

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Daten sind unverständlich!

Photo by frank mckenna on Unsplash Photo by Seth Doyle on Unsplash

?

Um es herum fahren oder es überfahren?

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Daten sind unverständlich!

Lösung:

Verwendung eindeutiger URIs für Bezeichnung und Relation von Daten!

Photo by rawpixel on Unsplash

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Daten sind unverständlich!

Was macht mein Käfer*, wenn ich sage:

„BitteHindernis*

umfahren**?“

Photo by Jorge Zapata on Unsplash

* eindeutig durch eine URL festgelegt** Kurzform für darum herum fahren

Photo by Katya Austin on Unsplash

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Daten sind unverständlich!

Durch die Verwendung von URLs, was ermöglicht das?

• Daten verschiedener Datenbestände können sich ergänzen

• Daten verschiedener Datenbeständen können dem selben Schema folgen

• Entitäten können Referenzen auf Entitäten anderer Datenbanken enthalten

Organisation A

Organisation B

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Daten sind unverständlich!

Kommunales

Open-Data Portal

Wiki:Stadt

Wichtige

Personen

BürgerportalWebseit

en

Bürgermeister

Postleitzahlen

Name des Kreises

Wiki:Kreis

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• Der Knowledge Graph, eine freie Wissensdatenbank

• Instanzen • Schemas• Metadaten• Links• Mappings

• Datensätze• DBPedia • Geonames• Div. Behördendaten• …

Image source: https://lod-cloud.net/

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Photo by Atul Vinayak on Unsplash Photo by Benjamin Behre on Unsplash

Daten sind unverständlichDaten sind unverlässlichDaten sind inkompatibel

Photo by 90 angle on UnsplashPhoto by Namroud Gorguis on Unsplash

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Daten sind unverständlich!

Was bekomme ich, wenn ich meinen 6-jährigen Neffen bitte:

„Mal mir bitte einen Elefanten?“

Photo by Alexandre Chambon on Unsplash

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Daten sind unverständlich!

Was bekomme ich, wenn ich meinen 6-jährigen Neffen bitte:

„Mal mir bitte einen Elefanten?“

Ich erhalte eine veredelte Information

Beim Veredeln u.U. gehen Informationen verloren…

Levi (6 Jahre), gemalt am 13.09.2018

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Daten sind unverlässlich!

Flinkster carsharing auf Openstreetmap

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Daten sind unverlässlich

• Attributfehler• Eindeutigkeit• Wertebereiche• …

• Inkonsistenzen• Bezeichner:

• Geometriefehler• Doppelte Digitalisierungspunkte:

• Defekte Geometrien

• Unvollständige Topologien:

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bf_nr Nettobahnsteiglaenge_m8263 1158263 1152616 115

Bf. Nr. Station8263Ahnatal-Casselbreite2616Ahnatal-Heckershausen

bf_nr==

Bf.Nr.

Flinkster carsharing auf Openstreetmap

Bahnsteiglängen/Namen

CISS – CITRA QS-Handbuch

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Daten sind unverlässlich

Wie können uns Semantische Technologien bei dem Problem Datenqualität helfen?

• Verlinkung auf originäre Datenquelle

• Vergleichen von „gleichwertigen Daten“ auf Inkonsistenzen

• Definition von Metainformationen nach Vocab-DQV

Wichtig ist, dass entsprechende Metainformationen generiert und gespeichert werden

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Photo by Atul Vinayak on Unsplash Photo by Benjamin Behre on Unsplash

Daten sind unverständlichDaten sind unverlässlichDaten sind inkompatibel

Photo by 90 angle on UnsplashPhoto by Namroud Gorguis on Unsplash

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Daten sind inkompatibel!

Was bekomme ich, wenn ich mein 3 jähriges Patenkind bitte:

„Setze bitte das passende Puzzle-Teil ein“

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Daten sind inkompatibel!

Was bekomme ich, wenn ich mein 3 jähriges Patenkind bitte:

„Setze bitte das passende Puzzle-Teil ein“

Was nicht passt, wird passend gemacht…

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LIMBO &Das Linked Open Data Warehouse

Photo by Steve Johnson on Unsplash

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Das Linked Open Data Warehouse als Teil von LIMBO

• Ziele (Kurzformulierung), Definition von Prozessen und Bereitstellung von Werkzeugen für die

• Bereitstellung von Daten in das Semantische Web• Verwertung von Daten aus dem Semantischen Web

• Methoden von LIMBO• Datenbereitstellung

• Erstellung von Vokabularen (u.a. ALKIS und COSMO)• Bereitstellung von Werkzeugen für den Lifting Prozess• Bereitstellung von Werkzeugen für eine Qualitätssicherung• Datenhaltung in einem (Linked Open Geo) Data Warehouse

• Datenverwertung• Question Answering• Crawling• Unterschiedl. Mobility 4.0 und Industrie 4.0 Szenarien

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Das Linked Open Data Warehouse als Teil von LIMBO

• Ziele (Kurzformulierung), Definition von Prozessen und Bereitstellung von Werkzeugen für die

• Bereitstellung von Daten in das Semantische Web• Verwertung von Daten aus dem Semantischen Web

• Methoden von LIMBO• Datenbereitstellung

• Erstellung von Vokabularen (u.a. ALKIS und COSMO)• Bereitstellung von Werkzeugen für den Lifting Prozess• Bereitstellung von Werkzeugen für eine Qualitätssicherung• Datenhaltung in einem (Linked Open Geo) Data Warehouse

• Datenverwertung• Question Answering• Crawling• Unterschiedl. Mobility 4.0 und Industrie 4.0 Szenarien

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LIMBO

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Werkzeuge Beispielszenario

Photo by Nynne Schrøder on Unsplash

OntologienPhoto by Drew Graham on Unsplash

Photo by Shane Aldendorff on Unsplash

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Das Linked Open Data Warehouse als OGC-W3C Schnittstelle

• (OGC-)Standard konform

• Integriert Daten unterschiedlicher Quellen an zentraler Stelle

• Erlaubt weitere Verarbeitung (z.B. Qualitätssicherung)

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Offene Quellen

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LIMBO

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Werkzeuge Beispielszenario

Photo by Nynne Schrøder on Unsplash

OntologienPhoto by Drew Graham on Unsplash

Photo by Shane Aldendorff on Unsplash

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Open Data Portal des Deutschen Wetterdienstes

https://opendata.dwd.de/

• Wenige Schnittstellen

• Kaum Metadaten

• (Komplizierte Formate)

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Ziel des Szenarios:

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Publikation zum COSMO-SPARQL-EPRichard Figura, Norman Radtke, Alexander Willner, Michael Martin: Applying Linked Data Paradigms for Reagional Weather Data Reanalysis. International Symposium on Regional Reanalysis 2018, ISRR

Image source: https://lod-cloud.net/

COSMO-REA2

(subset)

http://cosmo.iis.aksw.org/sparql

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Beispielanfragen

Queries für: Daten innerhalb eines Polygons

Beispiel : Ein Windparkbetreiber/Projektiere sind an Daten innerhalb des Zielgebietes interessiert

• Lon: 7.22 - 7.28 • Lat: 50.53 - 50.56

Day-time vmax lat lon"2007-01-01T05:15:00"^^xsd:dateTime "11.0904"^^xsd:float "7.262"^^xsd:float "50.538"^^xsd:float

"2007-01-01T05:30:00"^^xsd:dateTime "11.0897"^^xsd:float "7.262"^^xsd:float "50.538"^^xsd:float

"2007-01-01T06:00:00"^^xsd:dateTime "11.0897"^^xsd:float "7.262"^^xsd:float "50.538"^^xsd:float

"2007-01-01T05:45:00"^^xsd:dateTime "11.0897"^^xsd:float "7.262"^^xsd:float "50.538"^^xsd:float

"2007-01-01T05:30:00"^^xsd:dateTime "11.0897"^^xsd:float "7.262"^^xsd:float "50.538"^^xsd:float

"2007-01-01T06:00:00"^^xsd:dateTime "11.0897"^^xsd:float "7.262"^^xsd:float "50.538"^^xsd:float

"2007-01-01T05:45:00"^^xsd:dateTime "11.0897"^^xsd:float "7.262"^^xsd:float "50.538"^^xsd:float

"2007-01-01T05:15:00"^^xsd:dateTime "10.604"^^xsd:float "7.233"^^xsd:float "50.537"^^xsd:float

"2007-01-01T05:30:00"^^xsd:dateTime "10.6034"^^xsd:float "7.233"^^xsd:float "50.537"^^xsd:float

http://yasgui.org/short/S177c52Qm 60

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PREFIX ex: <http://example.org/wind-example/>

PREFIX cosmo: <http://example.org/cosmo/>

PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>

PREFIX qb: <http://purl.org/linked-data/cube#>

PREFIX wind: <http://example.org/windcube/>

PREFIX geo: <http://www.w3.org/2003/01/geo/wgs84_pos#>

SELECT DISTINCT ?observation ?dt ?vmax ?u ?v ?wlon ?wlat WHERE {

ex:Result-COSMO-REA2-2015-01-01 a cosmo:Result .

?result cosmo:hasRuns ?run .

?run cosmo:hasDatasets ?dataset .

?observation qb:dataSet ?dataset.

?observation wind:lon ?wlon .

?observation wind:lat ?wlat .

?observation wind:time ?dt .

?observation wind:u ?u .

?observation wind:v ?v .

?observation wind:vmax ?vmax .

?observation wind:alt ?alt .

FILTER (?wlon > 7.22 && ?wlon < 7.28 && ?wlat > 50.53 && ?wlat < 50.56)

} ORDER BY DESC(?vmax) LIMIT 1000

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Beispielanfragen

We can query data by providing a class as input

Beispiel: Rückversicherer ist an allen Einträgen interessiert, aufgeteilt nach Städten

• Für alle Instanzen des Typs “Stadt” wird ein Ergebnis zusammengestelltCity Day time vmax u v

http://dbpedia.org/resource/Bad_Breisig "2007-01-01T06:00:00"^^xsd:dateTime "16.1806"^^xsd:float "6.64926"^^xsd:float "2.13524"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Bad_Breisig "2007-01-01T05:30:00"^^xsd:dateTime "16.1806"^^xsd:float "6.24013"^^xsd:float "1.56067"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Bad_Breisig "2007-01-01T05:45:00"^^xsd:dateTime "16.1806"^^xsd:float "6.90421"^^xsd:float "2.21563"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Bad_Breisig "2007-01-01T05:15:00"^^xsd:dateTime "16.1802"^^xsd:float "6.54106"^^xsd:float "1.33747"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T06:00:00"^^xsd:dateTime "15.3964"^^xsd:float "7.19614"^^xsd:float "1.93066"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T05:45:00"^^xsd:dateTime "15.2597"^^xsd:float "7.5502"^^xsd:float "1.70244"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T06:00:00"^^xsd:dateTime "15.1493"^^xsd:float "6.58774"^^xsd:float "1.87401"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T05:15:00"^^xsd:dateTime "15.0806"^^xsd:float "6.84477"^^xsd:float "0.921945"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T05:30:00"^^xsd:dateTime "15.08"^^xsd:float "7.34657"^^xsd:float "1.39026"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T05:45:00"^^xsd:dateTime "14.7675"^^xsd:float "6.62345"^^xsd:float "1.83233"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T05:30:00"^^xsd:dateTime "14.3602"^^xsd:float "6.35634"^^xsd:float "1.34827"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Grafschaft,_Rhineland

"2007-01-01T05:15:00"^^xsd:dateTime "14.3599"^^xsd:float "6.06255"^^xsd:float "1.10163"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Bad_Breisig "2007-01-01T05:45:00"^^xsd:dateTime "14.1718"^^xsd:float "6.59708"^^xsd:float "1.9666"^^xsd:float

http://dbpedia.org/resource/Bad_Breisig "2007-01-01T05:30:00"^^xsd:dateTime "14.1718"^^xsd:float "5.64931"^^xsd:float "1.37903"^^xsd:float

http://yasgui.org/short/r17pFIPX7 62

Die Liste der Einträge kommt aus DBpedia (weitere Ressource)

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PREFIX ex: <http://example.org/wind-example/>

PREFIX cosmo: <http://example.org/cosmo/>

PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>

PREFIX qb: <http://purl.org/linked-data/cube#>

PREFIX wind: <http://example.org/windcube/>

PREFIX geo: <http://www.w3.org/2003/01/geo/wgs84_pos#>

SELECT DISTINCT ?observation ?ort ?dt ?vmax ?u ?v WHERE {

ex:Result-COSMO-REA2-2015-01-01 a cosmo:Result .?result cosmo:hasRuns ?run .?run cosmo:hasDatasets ?dataset .?observation qb:dataSet ?dataset.?observation wind:lon ?wlon .?observation wind:lat ?wlat .?observation wind:time ?dt .?observation wind:lat ?wlat .?observation wind:u ?u .?observation wind:v ?v .?observation wind:vmax ?vmax .?observation wind:alt ?alt .?ort a geo:SpatialThing .?ort geo:long ?glon .?ort geo:lat ?glat .

FILTER(abs(?wlon-?glon)<0.001 && abs(?glon-?wlon)<0.001)

} ORDER BY DESC(?vmax) LIMIT 1000

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LIMBO

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Werkzeuge Beispielszenario

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OntologienPhoto by Drew Graham on Unsplash

Photo by Shane Aldendorff on Unsplash

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Es lohnt sich, von Kindern zu lernen…

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Fragen?

Richard Figura

Geschäftsführung

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